Mano-termo-sonicare: sinergii în procesarea cu ultrasunete
Sonicarea este o tehnică de procesare non-termică utilizată pentru numeroase aplicații, precum omogenizarea, emulsionarea, dispersarea, extracția și conservarea în industria alimentară, farmaceutică, biologie, chimie și știința materialelor. Utilizarea exclusivă a ultrasunetelor reprezintă o metodă de procesare foarte eficientă și finalizează eficace sarcinile de procesare printr-un tratament de scurtă durată – mai ales în comparație cu tehnicile alternative. Atunci când ultrasunetele sunt combinate cu presiune și/sau căldură, sinergiile dintre aceste forme de tratament pot intensifica procesul de sonicare. Aflați mai multe despre mano-sonicare și mano-termo-sonicare și descoperiți cum pot aceste tehnici de procesare să vă îmbunătățească producția!
Sonicarea ca tehnică de procesare non-termică
Sonicarea cu sondă este o metodă de procesare non-termică utilizată în principal în aplicații alimentare, farmaceutice și biologice. Aplicațiile tipice ale sonicatoarelor includ omogenizarea, amestecarea, emulsionarea, extracția compușilor bioactivi și încapsularea ingredientelor active. Spre deosebire de metodele termice tradiționale, care se bazează pe căldură pentru procesare, sonicarea cu sondă generează unde mecanice pentru a obține diverse efecte. Atunci când se aplică metoda sonicării, în mediu se generează bule de cavitație acustică sau ultrasonică. Cavitația ultrasonică creează forțe intense care descompun particulele, picăturile și structurile celulare, asigură o amestecare intensă și sprijină astfel numeroase procese, precum amestecarea omogenă, extracția botanică sau încapsularea lipozomală.
Reactorul discontinuu închis, realizat din oțel inoxidabil, este echipat cu ultrasonicatorul UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
Efecte sinergice în procesarea cu ultrasunete
Termo-sonicarea, mano-sonicarea și mano-termo-sonicarea sunt tehnici de proces care valorifică undele ultrasonice pentru diverse aplicații, în special în domeniile alimentar, farmaceutic și al proceselor biologice.
Atât mano-sonicarea, cât și termo-mano-sonicarea evidențiază efectele sinergice ale undelor ultrasonice și ale temperaturii în diverse procese, oferind mijloace eficiente și selective pentru aplicații în industria alimentară, farmaceutică și în sistemele biologice.
Termo-sonicare
Definiție: Termo-sonicarea se referă la un proces care combină atât efecte termice, cât și efecte ultrasonice pentru diverse aplicații, în special în domeniul științei materialelor și al chimiei. Mano-sonicarea implică aplicarea simultană a undelor ultrasonice și a căldurii asupra unei substanțe sau a unui material. O aplicație tipică este pasteurizarea alimentelor lichide, precum laptele, ouăle lichide sau băuturile. În timp ce pasteurizarea doar prin căldură necesită temperaturi foarte ridicate, combinarea ultrasunetelor cu căldura permite utilizarea unor temperaturi mai scăzute, păstrând nutrienții și aromele.
Mano-sonicare
Definiție: Mano-sonicarea implică aplicarea simultană a undelor ultrasonice și a presiunii asupra unui mediu.
Undele ultrasonice induc cavitația acustică, caracterizată prin formarea de microbule, unde de șoc și curenți de lichid. Combinarea ultrasunetelor cu presiunea amplifică efectele disruptive ale cavitației, facilitând procese precum dezaglomerarea particulelor, dezintegrarea celulelor, emulsionarea și extracția.
Mano-termo-sonicare
Definiție: Mano-termo-sonicarea (MTS) sau termo-mano-sonicarea este o tehnologie care combină eficient efectele presiunii, căldurii și ultrasunetelor de putere. Combinând beneficiile tratamentului ultrasonic și termic la presiuni ridicate, mano-termo-sonicarea este o tehnică de procesare foarte eficientă, utilizată în special în industria alimentară, farmaceutică și în știința materialelor. Această combinație de forțe fizice intensifică semnificativ procesele și obține rezultate unice.
La presiuni ridicate, implozia bulelor de cavitație devine drastic mai violentă și mai intensă.
Încălzirea controlată în timpul sonicării permite o procesare eficace, fără a cauza o degradare termică semnificativă. Căldura poate fi ajustată la nivelul de temperatură adecvat, care este benefic pentru proces și nedistructiv pentru substanțele și materialele tratate.
Extinderea la scară a mano-termo-sonicării: de la echipamentul de laborator UIP1000hdT (A) la echipamentul la scară pilot UIP4000hdT (B, C și D). În imaginea D este reprezentată schematic o secțiune transversală a celulei de flux ultrasonice FC100K.
imagine și studiu: ©Vernès et al. 2019
Mecanism de funcționare: ultrasunete de putere și cavitație acustică pentru procesarea non-termică
Cavitația generată cu ultrasunete implică formarea, creșterea și implozia unor bule microscopice în interiorul lichidului. Pe măsură ce aceste bule implodează, ele eliberează energie sub formă de unde de șoc și microjeturi. Această energie mecanică este utilizată pentru procese precum dezintegrarea celulelor, emulsionarea și reducerea dimensiunii particulelor, fără a depinde de temperaturi ridicate.
În contextul produselor alimentare, farmaceutice și al materialelor biologice, sonicarea cu sondă oferă mai multe avantaje, precum reducerea timpului de procesare, conservarea compușilor sensibili la căldură și deteriorarea minimă a structurilor delicate. Natura non-termică a acestei tehnici contribuie la menținerea integrității compușilor bioactivi, a enzimelor și a altor componente sensibile în aceste aplicații, ceea ce este esențial în producția farmaceutică, alimentară și de suplimente nutritive.
Sonicatoare de înaltă performanță pentru intensificarea proceselor
Hielscher Ultrasonics proiectează, fabrică și furnizează sonicatoare cu sondă pentru procesarea non-termică a lichidelor, precum și pentru manosonicare, termosonicare și termo-mano-sonicare. Portofoliul extins de produse Hielscher Ultrasonics oferă procesorul ultrasonic optim pentru aplicația dumneavoastră. Fie că trebuie să sonicați flacoane mici sau pahare de laborator, doriți să procesați la scară pilot sau să fabricați în mod continuu fluxuri de volume mari, Hielscher are sonicatorul ideal pentru cerințele dumneavoastră de procesare!
Reactoarele și celulele de flux presurizabile, echipate cu mantale de încălzire sau de răcire, permit exploatarea fără bătăi de cap a sinergiilor dintre ultrasunetele de putere, presiune și/sau căldură.
Aflați mai multe despre sonicatoarele Hielscher pentru laborator și producție!
- eficiență ridicată
- tehnologie de ultimă generație
- fiabilitate și robustețe
- control al procesului reglabil și precis
- discontinuu și în linie
- pentru orice volum
- software inteligent
- funcții inteligente (de ex., programabile, protocolarea datelor, control de la distanță)
- operare ușoară și sigură
- întreținere redusă
- CIP (curățare la fața locului)
Sonicatorul cu sondă UIP6000hdT cu celulă de flux presurizabilă. O manta de încălzire/răcire permite sonicarea la temperaturi ridicate sau scăzute.
Proiectare, fabricație și consultanță – calitate Made in Germany
Ultrasonicatoarele Hielscher sunt bine-cunoscute pentru cea mai înaltă calitate și pentru standardele lor de design. Robustețea și operarea ușoară permit integrarea fără probleme a ultrasonicatoarelor noastre în instalațiile industriale. Condițiile dificile și mediile solicitante sunt gestionate cu ușurință de ultrasonicatoarele Hielscher.
Hielscher Ultrasonics este o companie certificată ISO și pune un accent deosebit pe ultrasonicatoare de înaltă performanță, dotate cu tehnologie de ultimă generație și ușor de utilizat. Desigur, ultrasonicatoarele Hielscher sunt conforme CE și îndeplinesc cerințele UL, CSA și RoHs.
Contactați-ne! / Întrebați-ne!
Literatură / Referințe
- A. Meullemiestre, C. Breil, M. Abert-Vian, F. Chemat (2017): Manothermosonication as a useful tool for lipid extraction from oleaginous microorganisms. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 37, 2017. 216-221.
- Chemat, F., Rombaut, N., Sicaire, A. G., Meullemiestre, A., Fabiano-Tixier, A. S., & Abert-Vian, M. (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry, 34, 2017. 540-560.
- Bermúdez-Aguirre, D., Mobbs, T., Barbosa-Cánovas, G.V. (2011): Ultrasound Applications in Food Processing. In: Feng, H., Barbosa-Canovas, G., Weiss, J. (eds) Ultrasound Technologies for Food and Bioprocessing. Food Engineering Series. Springer, New York, NY.
- Yusaf, T. (2015): Evaluating the effect of heat transfer on cell disruption in ultrasound processes. Annals of Microbiology 65, 2015. 1447–1456.
- Vernès, Léa; Vian, Maryline; Maâtaoui, Mohamed; Tao, Yang; Bornard, Isabelle; Chemat, Farid (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry, 54, 2017.
Hielscher Ultrasonics fabrică omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță, de la laborator până la dimensiune industrială.
